DE19804577C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Beseitigung von Formabweichungen an metallischen Bauteilen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Beseitigung von Formabweichungen an metallischen BauteilenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Beseitigung von Formabweichungen
an metallischen Bauteilen, und insbesondere zur
Beseitigung von Einfallstellen in Karosserieteilen.
Bei derartigen Einfallstellen handelt es sich um
Formabweichungen im Blechwerkstoff. Die Größe der
Formabweichung beträgt hierbei in der Regel weniger als 1 mm.
Die Formabweichungen treten beispielsweise beim
Tiefziehen von Karosserieteilen auf. Sie werden durch
elastische Rückfederungseffekte in Übergangsbereichen von
geringer zu starker Bauteilkrümmung verursacht, wie
beispielsweise im Bereich der Türeingriff- bzw.
Kennzeichenmulde. Eine Verhinderung der Einfallstellen
ist in der Regel nicht oder nur in Grenzen durch
Modifikation an den Tiefziehwerkzeugen (Bombierung)
möglich.
Derzeit werden im Karosseriebereich die Einfallstellen
manuell durch Abziehen der Oberflächen inspiziert und
gegebenenfalls durch manuelles Schleifen beseitigt. Da
diese Methode jedoch sehr aufwendig und damit
kostenintensiv ist, werden die Einfallstellen häufig
toleriert.
Im Stand der Technik sind allgemein Verfahren zur
Verformung von Blechen durch lokales Erwärmen des
Materials bekannt. Beispielsweise ist in H. Frackiewicz
et al. "Bleche und Platten mit dem Laser formen", Laser-
Praxis, Carl Hanser Verlag, München, Oktober 1990, ein
Verfahren beschrieben, bei dem ein Blech durch Einwirkung
eines Laserstrahls entlang einer Verschiebungslinie um
einen gewissen Winkel gebogen wird. Der Biegewinkel wird
mit einem Sensor überwacht. Die Veröffentlichung zeigt
die Abhängigkeit des Biegewinkels von der Laserleistung
und der Vorschubgeschwindigkeit. Weitere Beispiele für
das Laserstrahlbiegen zur Blechumformung werden in F.
Klocke et al. "Möglichkeiten der Prozeßüberwachung und -
regelung beim Laserstrahlbiegen von Blechwerkstoffen",
Laser Magazin, Nr. 2, 1996 beschrieben. In dieser
Veröffentlichung werden insbesondere geeignete
Überwachungs- und Regelungskonzepte zur genauen Erzeugung
eines definierten Biegewinkels vorgestellt.
In der WO 96/33838 bzw. der DE 195 14 285 C1 sind
weiterhin ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umformen
von Werkstücken mit Laserstrahlung beschrieben. Diese
Veröffentlichung bezieht sich insbesondere auf den
Einsatz von Laserdiodenarrays als Strahlungsquellen. Die
Vorrichtung weist eine Vielzahl von Diodenlasern auf, die
entsprechend der zu verformenden Kontur des Werkstückes
angeordnet sind. Während der Bearbeitung erfaßt eine
Detektoreinheit den aktuellen räumlichen Verformungs
zustand des Werkstücks. Aufgrund dieser Daten wird die
Ausgangsleistung der Laserdioden angepaßt sowie die
Relativgeschwindigkeit zwischen den Laserdioden und dem
Werkstück bzw. die räumliche Lage der Laserdioden zum
Werkstück. Zur möglichst verlustarmen Beaufschlagung der
zu bearbeitenden Fläche mit Laserdiodenstrahlung sind die
Diodenlaser ohne Zwischenoptik direkt über der zu ver
formenden Kontur angeordnet. Diese Anordnung bedingt
jedoch, daß die zu verformende Kontur vorher bekannt sein
muß. So muß bei unterschiedlich geformten Werkstücken
jeweils eine andere geometrische Anordnung der Laser
dioden vorgesehen werden.
Die DE 43 16 829 A1 bezieht sich schließlich auf ein
Verfahren zur Materialbearbeitung mit Diodenstrahlung und
beschäftigt sich hierbei allgemein mit der Erzeugung
eines veränderbaren Strahlprofils mit Hilfe von Laser
diodenarrays.
In den obigen Veröffentlichungen werden Verfahren zum
Laserstrahlbiegen vorgestellt, mit denen in geradlinig
verlaufenden Blechbereichen eine definierte Biegung
erzeugt werden kann. Es wird jedoch kein Verfahren zur
Beseitigung von bereits vorliegenden Formabweichungen
bereitgestellt.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Richten von
scheibenförmigen Werkzeugen sind aus der DE 39 24 262 C2
bekannt. Das Richten erfolgt hierbei durch flächige
Beaufschlagung der Werkzeugoberfläche im Bereich von
Formabweichungen mit einem Laserstrahl. Bei der
Bearbeitung rotieren die in einer Drehvorrichtung
eingesetzten Werkzeuge. Während der Rotation wird über
einen Sensor eine axiale Planheitsabweichung registriert
und der Laserstrahl zur Bearbeitung dieser Abweichung in
gleichen Abstand zur Rotationsachse gebracht und
angesteuert. Mit diesem Verfahren können allerdings nur
plane Bauteile bearbeitet werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein
Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die die
Beseitigung von Formabweichungen, insbesondere von
Einfallstellen, an metallischen Bauteilen auf einfache
Weise ermöglicht.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Verfahren und der
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 3 und 8 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden Formabweichungen
an Blechwerkstoffen durch eine thermische Bearbeitung
verringert bzw. beseitigt. Für die thermische Bearbeitung
erfolgt die Bestrahlung
unter Einsatz eines Laserdiodenarrays. Mit Hilfe dieser
Energiequellen werden gezielt thermische Spannungen im
Bereich der Formabweichung induziert, wodurch
Bauteilbereiche lokal plastifiziert werden, und so die
gewünschte Formänderung erreicht wird. Dieses Verfahren
arbeitet berührungslos und benötigt daher keine äußeren
Kräfte oder Momente. Zum Anlagenkonzept gehört weiterhin
eine Meßtechnik, um die Formänderungen zu kontrollieren.
Durch einen Soll/Ist-Vergleich der Oberflächengeometrie
wird eine geregelte und somit genaue Beseitigung der
Formabweichung erreicht.
Formabweichungen im Blech, wie zum Beispiel
Einfallstellen, weisen eine im Vergleich zu den
umliegenden Zonen zu geringe Außenhautkrümmung auf. Die
laterale Ausdehnung von Einfallstellen beträgt
typischerweise mehrere cm2. Hierbei wurde nun
erkannt, daß die Krümmung an den Einfallstellen gezielt
durch eine Laserstrahlbehandlung unter Einsatz eines Laserdiodenarrays
verstärkt werden kann.
Für das Verfahren ist der Einsatz von Laserstrahlung zur
Erwärmung des Bauteils im Bereich der Formabweichung
besonders vorteilhaft. In einem ersten Schritt erfolgt
die meßtechnische Detektion der Einfallstellen
beispielsweise mit optischen oder mechanischen Verfahren,
um die Form und Lage der Einfallstellen zu erfassen. Als
Formparameter kommen beispielsweise verschiedene
Distanzen der Oberfläche des Bleches zu verteilt
angeordneten Abstandssensoren in Frage. Die Form kann
auch über Triangulationsmessungen erfaßt werden. Die
Geometrie der Einfallstelle wird durch einen Abgleich mit
Solldaten (CAD, Gutteil bzw. Modell) bestimmt.
Anschließend erfolgt die Beaufschlagung dieser
Fehlstellen mit Laserstrahlung. Die Prozeßparameter, wie
Laserleistung, Vorschubgeschwindigkeit (soweit
erforderlich), Strahldurchmesser oder Laserimpulsdauer,
werden entsprechend den Materialeigenschaften und der
Größe der Formabweichung gewählt. Je nach erforderlicher
Formänderung wird eine geeignete Bearbeitungsstrategie
eingesetzt. Nach der Beaufschlagung mit der
Laserstrahlung wird sich der Bereich der Formabweichung
in Richtung der einwirkenden Wärmequelle "ausbeulen". In
einem dritten Schritt erfolgt schließlich eine erneute
Inspektion des bearbeiteten Bereiches. Durch einen
Soll/Ist-Vergleich wird nun festgelegt, ob eine erneute
Bearbeitung erforderlich ist, und die noch notwendige
Formänderung bestimmt. Die Meßtechnik ist in die
Bearbeitungsanlage integriert, um einen automatisierten
Prozeßablauf zu gewährleisten. Eine adaptive Regelung
ermöglicht eine flexible und exakte Überwachung der
Prozeßführung für eine große Anzahl von Richtaufgaben.
Aufgrund der typischerweise kleinen Formabweichungen sind
die meßtechnischen Anforderungen sehr hoch.
Die Beaufschlagung des Bereichs der Formabweichung mit
Laserstrahlung
wird gemäß einem Aspekt der Erfindung durch
die zeitgleiche Bestrahlung der gesamten Einfallstelle
vorgenommen.
Die räumliche Verteilung der Auftreffpunkte mehrerer
Laserstrahlen eines Arrays aus Laserdioden wird an die Geometrie der Einfallstelle
angepaßt. Die Bearbeitung erfolgt durch einzelne
Laserpulse. Je nach erforderlicher Leistungsdichte und
Tiefe der Einfallstelle liegen die Pulszeiten im Bereich
von ca. 200 bis 800 ms. Die Anpassung der
Laserstrahlgeometrie (Leistungsdichteverteilung) an die
laterale Ausdehnung der Einfallstelle ermöglicht eine
Verbesserung der Bearbeitungsergebnisse und eine
deutliche Verkürzung der Richtzeiten (Bearbeitungszeit
für die Beseitigung der Formabweichung). Da die
notwendigen Leistungsdichten für die Beseitigung der
Einfallstellen sehr gering sind (ca. 102 Watt/cm2), wird
der Einsatz von Laserdioden als Strahlungsquellen
ermöglicht. Ein besonders vorteilhaftes Anlagenkonzept
zum Beseitigen von Einfallstellen unter Verwendung von
Hochleistungsdiodenlasern (HDL) wird in den
Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Array aus
einzelnen ansteuerbaren Laserdioden oder mit diesen
gekoppelten Lichtleitfaserenden auf. Weiterhin ist eine
Ansteuereinrichtung zur getrennten Ansteuerung der
einzelnen Laserdioden des Arrays vorgesehen, so daß eine
definierte, jederzeit steuerbare Leistungsdichte
verteilung der Laserstrahlung erzeugt werden kann. Die Ansteuereinrichtung veranlaßt nur diejenigen Laserdioden
zur Emission, die bzw. deren gekoppelte Lichtleitfaserenden
sich über der Formabweichung befinden. Die
Vorrichtung umfaßt eine Positioniereinrichtung zum
gesteuerten Positionieren und Bewegen des Arrays relativ
zur Formabweichung sowie eine Meßeinrichtung zum
Vermessen der Formabweichung. In einer Auswerteeinheit
werden die gemessenen Daten der Formabweichung mit
gespeicherten Solldaten verglichen. Auf der Grundlage
dieses Vergleichs werden die Ansteuereinrichtung und
gegebenenfalls die Positioniereinrichtung betrieben.
Bei Einsatz des vorliegenden Verfahrens und der
vorliegenden Vorrichtung muß keine externe mechanische
Kraft auf das Bauteil ausgeübt werden. Es sind weiterhin
keine Kühlmedien zwingend erforderlich, so daß weitere
Werkzeugkosten entfallen. Mit diesem Verfahren wird für
eine breite Palette von Richtanwendungen eine hohe
Flexibilität erreicht. Das Verfahren arbeitet
berührungslos und ist auf einfache Weise durchführbar.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von
Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen
näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1a/b eine schematische Darstellung einer
Einfallstelle am Beispiel einer
Heckklappe;
Fig. 2 beispielhaft das Richtverhalten eines
Bauteils bei der punktuellen
Beaufschlagung mit Laserstrahlung;
Fig. 3 ein Beispiel für ein Anlagenkonzept unter
Verwendung eines Laserarrays;
Fig. 4 ein Beispiel für eine Prozeßregelung zur
Beseitigung von Einfallstellen;
Fig. 5 ein schematisches Beispiel für ein
Meßsystem zur Erfassung der Form einer
Einfallstelle;
Fig. 6 ein Beispiel für den Einsatz von
Hochleistungsdiodenlasern zur Beseitigung
von Einfallstellen; und
Fig. 7 ein weiteres Beispiel für den Einsatz von
Hochleistungsdiodenlasern zur Beseitigung
von Einfallstellen.
Anhand der Fig. 1 wird beispielhaft eine
Möglichkeit zur Beseitigung von Einfallstellen an
Kofferraumdeckeln demonstriert. In Fig. 1a ist
schematisch eine Einfallstelle 2 neben dem Rand 3 einer
Kennzeichenmulde an einer Heckklappe 1 skizziert. Fig. 1b
zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A aus Fig. 1a.
Es wurde erkannt, daß Einfallstellen durch eine
Laserstrahlbearbeitung korrigiert bzw. beseitigt werden
können. Die lokale Krümmung der Blechwerkstoffe kann
hierbei durch ein Abscannen oder durch
eine punktuelle Laserbearbeitung beeinflußt werden. Unter
punktuell ist in der vorliegenden Anmeldung zu verstehen,
daß sich der Laserstrahl relativ zum Bauteil nicht
bewegt.
Bei der hier vorgestellten Anwendung soll die
geometrische Form des Bauteils als Ganzes nicht verändert
werden, sondern nur lokal (typische laterale Ausdehnung
im Zentimeterbereich) eine kleine Korrektur der
Oberflächenkontur im Bereich von typischerweise < 500 µm
erzielt werden. Die lokale Krümmung bzw. Wölbung der
Oberfläche wird verändert. So kann, wie in Fig. 1a
gezeigt, durch Einwirkung von Laserstrahlung 5 auf die
Einfallstelle 2 die gestrichelt gezeichnete Formänderung
4 erreicht werden. Durch die Wahl der Prozeßparameter und
der Bearbeitungsstrategie werden das Maß und die Form der
Ausbeulung bzw. Formänderung in einem weiten Bereich
bestimmt.
Aus Vorversuchen, in denen die Formänderung als Funktion
der Bearbeitungsstrategie untersucht wurde, sind
grundlegende Korrelationen zwischen
Bearbeitungsparametern und Formänderung erarbeitet
worden. Die wesentlichen Prozeßparameter sind, neben der
benutzten Bearbeitungsstrategie, die Laserleistung und gegebenenfalls die
Vorschubgeschwindigkeit. Je
nach Werkstoff, Werkstückdicke und Geometrie der
Einfallstelle liegen diese Werte typischerweise in der
Größenordnung von 200 bis 1000 Watt für die
Laserleistung und 500 bis 4000 mm/min für die
Vorschubgeschwindigkeit.
Für eine punktuelle Bearbeitung liegen
die typischen Wechselwirkungszeiten (Pulsdauern) bei 100
bis 2000 ms. Diese Prozeßparameter werden benutzt, um
eine bestimmte Formänderung zu realisieren.
In vielen Fällen ist jedoch kein hinreichend gut
reproduzierbarer Zusammenhang zwischen Prozeßparametern,
Bearbeitungsstrategie und Formänderung vorhanden. Schon
aus kleinsten Veränderungen der Oberflächengeometrie
können starke Änderungen der Oberflächenkrümmung
resultieren, da die Krümmung mit der zweiten Ableitung
der Oberflächenkontur skaliert. Aufgrund der vielen
Einflußgrößen ist daher die Durchführung einer
Prozeßüberwachung sinnvoll. Für das Richtbeispiel an
Karosserieteilen schwanken darüber hinaus je nach
Tiefziehcharge die Form und Lage der Einfallstellen.
Fig. 2 zeigt beispielhaft das Richtverhalten eines
Bauteiles bei der Beaufschlagung mit Laserstrahlung. In
diesem Fall, der kein Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist, wird eine punktuelle
Bestrahlung der Einfallstelle 2 verwendet. Der obere
Bereich der Abbildung zeigt drei Meßsensoren, die die
Formveränderung des Bauteils online erfassen. Die Form
der eingespannten Heckklappe 1 vor bzw. nach der
Bestrahlung ist durch die untere bzw. obere Linie 1
ersichtlich. Im unteren Diagramm ist die Aufwölbung der
Einfallstelle als Funktion der Zeit bei Einwirkung von 10
aufeinanderfolgenden Laserpulsen dargestellt (im Diagramm
die Zeitskala von 0 bis ca. 15 s). Für jeden Laserpuls
erfolgt eine geringe Korrektur der Krümmung in Richtung
der gewünschten Kontur. Die Veränderung der
Formabweichung kann nach der längeren Abkühlphase (im
Diagramm die Zeitskala von ca. 15,0 bis 78,1 s) ermittelt
werden. Die verwendeten Laserparameter (Laserleistung PL,
Strahldurchmesser ds und Pulsdauer tp) sind in der Figur
angegeben.
Diese Prozeßführung wird erfindungsgemäß erweitert, um eine
flächenhafte Bearbeitung zu ermöglichen. Im vorliegenden
Beispiel wird kein flächenhaftes Abscannen durchgeführt,
sondern ein HDL-Modul wird so konfektioniert, daß der
gesamte Einfallstellenbereich ausgeleuchtet wird. Hierfür
wird ein Diodenlaser-Array so konzipiert, daß die Dioden
des Arrays einzeln angesteuert werden können.
In Fig. 3 ist ein Beispiel für ein derartiges
Anlagenkonzept unter Verwendung eines Laserarrays 11
dargestellt. Die Anlage besteht aus einem Meßtisch mit
einer Aufnahmevorrichtung 13 und einer
Positioniervorrichtung mit dem ansteuerbaren HDL-Array 11
an einer Seite. An der gegenüberliegenden Seite der
Positioniervorrichtung sind Meßpunktsensoren 12
angeordnet. Die Positioniervorrichtung wird zwischen
Bearbeitung und Messung hin- und hergefahren. Die
Ansteuerung der Komponenten erfolgt über einen
Prozeßrechner 14. Der Prozeßablauf ist in Fig. 4
dargestellt. Mit dem Oberflächeninspektionssystem, das
die Meßpunktsensoren 12 beinhaltet, werden die Meßdaten
aufgenommen und ausgewertet. Mit Hilfe von Solldaten
erfolgt ein Soll/Ist-Vergleich der Oberflächenkontur,
wodurch die Einfallstelle in Form und Lage E(x, y)
bestimmt wird. Die Beschaffenheit der Einfallstelle wird
mit geeigneten Prozeßparametern verknüpft. Ein Prozessor
ermittelt hierzu anhand von gespeicherten Prozeßmodellen
die Bearbeitungsstrategie für die weitere Bearbeitung.
Diese Daten werden an die Ansteuerung für das Laserarray
und die Handhabung übergeben. Der adaptive Regelkreis
schließt sich durch die erneute Vermessung der aktuellen
Oberflächenkontur.
Ein mögliches Konzept für die meßtechnische Erfassung der
Einfallstellen ist in Fig. 5 dargestellt. Hierzu eignen
sich Mehrpunktsensoren, um die gesamte Einfallstelle
gleichzeitig vermessen zu können ohne den Meßkopf zu
bewegen. Aufgrund der hohen erforderlichen Auflösung
würde jede Bewegung die Meßgenauigkeit beeinträchtigen.
Fig. 5 zeigt hierzu schematisch ein Zehnpunktmeßsystem 15,
das mit Lasertriangulation arbeitet. Die Laserstrahlen 16
sind angedeutet. Die Anforderungen an ein derartiges
System liegen bei einer Meßunsicherheit von < 2 µm, einem
Meßbereich von bis zu 5 mm, einer Meßfrequenz von 10 kHz
(bei 10 Meßpunkten), einem Einfallswinkelbereich von 0
bis 20°. Das System sollte auf eine streuende Oberfläche
ausgerichtet sein und eine adaptive Strahlleistungs
regelung beinhalten.
Fig. 6 zeigt den besonders vorteilhaften Einsatz von
Hochleistungsdiodenlasern (HDL) zur Beseitigung von
Einfallstellen. Wesentliches Merkmal eines eingesetzten
HDL-Moduls (Modular Stack Array) sind die einzeln
ansteuerbaren Diodenlaser 18 dieses Moduls. Hierdurch
kann eine steuerbare, ortsaufgelöste
Leistungsdichteverteilung der Laserstrahlung erzielt
werden. Damit wird eine Anpassung der
Laserstrahlgeometrie an die aktuelle Einfallstelle
ermöglicht. Die typische Ausdehnung einer Einfallstelle
ist ca. 50 × 100 mm2. Dieser Bereich wird durch das HDL-
Modul abgedeckt. Wie in den Figuren angedeutet, werden
nur die Dioden angesteuert, die innerhalb der
Einfallstelle 2 liegen. Durch Einzelpulsbestrahlungen
werden die Einfallstellen beseitigt. Die einzelnen
Diodenlaser 18 werden so gestapelt, daß die gesamte
Einfallstelle ausgeleuchtet werden kann. Durch die
separate Ansteuerung der einzelnen Dioden kann die
Leistungsdichte flexibel eingestellt werden. Die
Hochleistungsdiodenlaser können mit oder ohne Mikrolinsen
zur Strahlformung bereitgestellt werden. Der Verzicht auf
strahlformende Optiken reduziert den Montage- und
Kostenaufwand. Die Hochleistungsdiodenlaser haben
vorzugsweise eine Ausgangsleistung von < 60 Watt und eine
geringe Strahldivergenz in der sog. "fast axis" von 50°.
Das Laserarray 17 wird so am Ort 16 der Einfallstelle
positioniert, daß die Einfallstelle 2 vollständig
ausgeleuchtet werden kann. Wie beim Bezugszeichen 19
gezeigt, werden hierbei nur die Laserdioden 18 des Arrays
17 angesteuert, die innerhalb der Einfallstelle 2 liegen.
Dies wird durch eine ansteuerbare zweidimensionale
ortsaufgelöste Leistungsdichteverteilung ermöglicht. Ein
solches HDL-Array erzeugt vorzugsweise eine Leistung von
5 kW.
Fig. 7 zeigt ein weiteres Anlagenkonzept, bei dem
einzelne Diodenlaser 20 in Fasern 23 eingekoppelt werden,
um eine eindimensionale ortsaufgelöste
Leistungsdichteverteilung zu erhalten. Dieses Faserarray
21 wird mit definierter Vorschubgeschwindigkeit entlang
der Oberfläche über dem Ort 16 der Einfallstelle bewegt.
Die einzelnen Laserstrahlen werden hierbei selektiv
angesteuert, so daß lediglich der Bereich der
Einfallstelle 2 ausgeleuchtet wird. Geht man von einer
Leistung von 30 Watt pro Faser aus, so kann mit einem
Array von 20 nebeneinanderliegenden Fasern eine Breite
von 100 mm bearbeitet werden. Die Leistungsdichten liegen
hierbei im Bereich von 102 bis 5 × 102 W/cm2.
Selbstverständlich kann auch bei der Ausführungsform der
Fig. 6 ein mit Diodenlasern gekoppeltes zweidimensionales
Faserarray eingesetzt werden.
Claims (12)
1. Verfahren zur Beseitigung von Formabweichungen an
metallischen Bauteilen mit folgenden Schritten:
- a) Bestimmung des Verlaufs der Formabweichung durch Messung von einem oder mehreren Formparametern und Vergleich mit einem oder mehreren Sollwerten;
- b) Erwärmung des Bauteils im Bereich der Formab weichung durch Beaufschlagen mit Laserstrahlung zur Induktion thermischer Spannungen;
- c) erneute Bestimmung des Verlaufs der Formab weichung; und
- d) Wiederholen der Schritte (b) und (c), bis der Sollwert mit einer vorgegebenen Genauigkeit erreicht ist,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die von der Formabweichung eingenommene Fläche
von der Laserstrahlung vollständig ausgeleuchtet
wird.
3. Verfahren zur Beseitigung von Formabweichungen an
metallischen Bauteilen mit folgenden Schritten:
- a) Bestimmung des Verlaufs der Formabweichung durch Messung von einem oder mehreren Formparametern und Vergleich mit einem oder mehreren Sollwerten;
- b) Erwärmung des Bauteils im Bereich der Formab weichung durch Beaufschlagen mit Laserstrahlung zur Induktion thermischer Spannungen;
- c) erneute Bestimmung des Verlaufs der Formab weichung; und
- d) Wiederholen der Schritte (b) und (c), bis der Sollwert mit einer vorgegebenen Genauigkeit erreicht ist,
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der einzelnen
Laserdioden so erfolgt, daß eine vorgebbare
Leistungsdichteverteilung der Laserstrahlung
innerhalb der von der Formabweichung eingenommenen
Fläche erzielt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß gepulste Laserstrahlung mit
Impulsdauern zwischen 200 und 800 ms eingesetzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Messung der Formparameter
über eine Erfassung der Oberflächengeometrie mittels
Mehrpunktsensoren erfolgt, die die gesamte von der
Formabweichung eingenommene Fläche erfassen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Beaufschlagen des Bauteils
mit Laserstrahlung entsprechend einer Bearbeitungs
strategie erfolgt, die vom Verlauf der Formabweichung
abhängt und während der Bearbeitung als Reaktion auf
Formveränderungen angepaßt wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den
vorangehenden Ansprüchen, mit
- - einem Array aus einzeln ansteuerbaren Laserdioden oder mit diesen gekoppelten Lichtleitfaserenden;
- - einer Ansteuereinrichtung zur getrennten Ansteuerung der einzelnen Laserdioden des Arrays, die nur diejenigen Laserdioden zur Emission veranlaßt, die bzw. deren gekoppelte Lichtleit faserenden sich über der Formabweichung befinden;
- - einer Positioniereinrichtung zum gesteuerten Positionieren und/oder Bewegen des Arrays relativ zur Formabweichung,
- - einer Meßeinrichtung zum Messen der Formabweichung, und
- - einer Auswerteeinheit zum Vergleich der gemessenen Daten mit Solldaten.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Array aus Laserdioden ein zweidimensionales
HDL-Array ist, mit dem die durch die Formabweichung
eingenommene Fläche vollständig ausleuchtbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Array aus Lichtleitfasern eindimensional ist
und so über die von der Formabweichung eingenommene
Fläche bewegbar ist, daß die Fläche vollständig
ausgeleuchtet werden kann.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Laserdioden
Mikrolinsen aufweisen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung einen
Mehrpunkttriangulationssensor umfaßt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1998104577 DE19804577C2 (de) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | Verfahren und Vorrichtung zur Beseitigung von Formabweichungen an metallischen Bauteilen |
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Publications (2)
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Family Applications (1)
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DE1998104577 Expired - Fee Related DE19804577C2 (de) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | Verfahren und Vorrichtung zur Beseitigung von Formabweichungen an metallischen Bauteilen |
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- 1998-02-05 DE DE1998104577 patent/DE19804577C2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19804577A1 (de) | 1999-08-19 |
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